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数据与分析

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更新于 10-16 06:09

技能介绍

用途

Structural Analysis Skill 用于对海上与海洋工程结构进行结构分析,包括应力计算、屈曲校核与承载力验证。其适用场景包括:Von Mises 应力计算、板屈曲校核(DNV、API 标准)、构件承载力验证、组合加载评估、焊缝强度验证、安全系数报告以及标准合规性文档记录。

支持的标准

  • DNV-RP-C201:板结构屈曲强度
  • DNV-RP-C202:壳体屈曲强度
  • DNV-RP-C203:疲劳设计
  • API RP 2A:固定式海上平台
  • ISO 19902:固定式钢质海上结构
  • AISC 360:钢结构
  • Eurocode 3:钢结构

版本与兼容性

  • 版本:1.0.0
  • 最低 Python 版本:3.10
  • 已测试 Python:3.10、3.11、3.12、3.13
  • 操作系统:Windows、Linux、macOS
  • 变更记录 [1.0.0] - 2026-01-07:新增初始版本元数据与依赖管理、语义化版本支持、Python 3.10-3.13 兼容性信息;变更:增强技能文档结构。

主要能力

应力计算

提供 StressState 数据类,包含 sigma_x、sigma_y、sigma_z、tau_xy、tau_xz、tau_yz 六个应力分量,可计算:

  • Von Mises 等效应力
  • 主应力(通过应力张量特征值求解,降序排列)
  • 最大剪应力

提供 MaterialProperties 数据类,包含屈服强度、极限强度、杨氏模量、泊松比、密度与名称。内置常用材料:

  • STEEL_S355:屈服 355 MPa,极限 510 MPa,E=210000 MPa,泊松比 0.3,密度 7850 kg/m³
  • STEEL_S420:屈服 420 MPa,极限 520 MPa,E=210000 MPa,泊松比 0.3,密度 7850 kg/m³

StressCalculator 类提供:

  • beam_stress:梁弯曲应力(轴向 + 绕 y、z 轴弯曲)
  • shear_stress:基于 VQ/It 公式的剪应力
  • torsional_stress:扭转剪应力
  • hoop_stress:薄壁圆筒环向应力
  • longitudinal_stress:薄壁圆筒纵向应力

屈曲分析

PlateBucklingAnalyzer 按 DNV-RP-C201 进行板屈曲分析,提供:

  • elastic_buckling_stress:弹性屈曲应力(简支边界、均匀压缩,含屈曲系数 k)
  • reduced_slenderness:折减长细比 lambda_p
  • johnson_ostenfeld:非弹性屈曲的 Johnson-Ostenfeld 修正
  • check_plate_buckling:组合加载下的板屈曲校核,含压缩与剪切屈曲及相互作用公式,返回临界应力、施加应力、利用率、安全系数、模式与是否通过

ColumnBucklingAnalyzer 按 Eurocode 3 进行柱屈曲分析,提供:

  • euler_buckling_load:欧拉临界屈曲载荷
  • slenderness_ratio:长细比
  • reduction_factor:EC3 屈曲折减系数(曲线 a0、a、b、c、d,缺陷系数分别为 0.13、0.21、0.34、0.49、0.76)
  • check_column_buckling:柱屈曲承载力校核

承载力验证

MemberCapacityChecker 用于组合加载下的构件承载力校核,提供:

  • check_tension_member:按 EC3 校核受拉承载力(塑性承载力 N_pl 与净截面极限承载力 N_u,取较小值控制)
  • check_combined_loading:轴向与弯曲组合加载下的构件校核(含 N、M_y、M_z、截面面积、塑性截面模量、临界屈曲载荷等参数)

结果通过 CapacityResult 返回,包含承载力、需求、利用率、控制模式、是否通过及明细。

使用方式

技能以 Python 代码形式提供,需 Python 3.10 及以上环境。使用时可导入相关数据类与计算类,构造材料属性与几何参数后调用相应方法。示例代码见技能文档中的实现模式部分,涵盖应力计算、板屈曲、柱屈曲与承载力校核的完整代码。

限制

资料未提供安装命令、依赖包清单、命令行接口、图形界面或具体调用示例之外的更多使用说明。资料未提供收费、价格、平台或效果相关信息。